利用數(shù)碼攝像機獲得平拋運動軌跡

1、.利用數(shù)碼攝像機獲得平拋運動軌跡：利用多媒體技術可以使普通數(shù)碼攝像機實現(xiàn)頻閃儀的拍攝效果，通過用數(shù)碼攝像機拍攝得到的視頻文件，然后借助于視頻播放軟件超級解霸、文字處理軟件Word2019進展截圖、疊加處理，得到類似于頻閃照片的圖像。本文以探究平拋運動規(guī)律實驗為例，介紹使用家用數(shù)碼攝像機模擬頻閃照相儀的方法和獲得平拋運動軌跡的方法，可供課堂教學或開展學生研究性學習時選用。 ：數(shù)碼攝像機圖片處理平拋運動軌跡 平拋運動是中學物理中的一種常見運動形式，高中教材介紹可用頻閃照相技術得到平拋運動物體運動的頻閃照片，從而對平拋規(guī)律進展研究。由于頻閃照相儀價格昂貴，中學的實驗室中往往沒有裝備這種儀器，因此我們

2、在教學中常常拿一些現(xiàn)成的頻閃照片進展研究。為了讓學生可以親自得到平拋運動的照片，體驗實驗的樂趣，我們進展了使用家用數(shù)碼攝像機結合國產(chǎn)視頻播放軟件超級解霸、文字處理軟件Word22019模擬頻閃照相儀的方法并獲得平拋運動軌跡的研究，介紹如下。 實驗裝置 家用數(shù)碼攝像機帶攝像功能，這里選用松下FZ-18及支架、平拋運動實驗器如圖1包括小鋼球、鉛垂線、計算機用于數(shù)據(jù)處理，裝有超級解霸、office2019等常用軟件、相機數(shù)據(jù)線或讀卡器。 1.松下FZ-18相機主要功能介紹： a本文主要用到圖像形式中的30fpsVGA選項進展錄像，fps為“幀每秒，30fps即可以在1秒鐘內(nèi)拍下30張圖面。 b利用“

3、從動態(tài)影像中創(chuàng)立靜態(tài)影像功能可以從所錄制的動態(tài)影像中創(chuàng)立靜態(tài)影像，時間間隔可選為間隔可選為1/30秒、1/15秒、1/10秒、1/5秒。1/30秒即為按幀查看，1/15秒為跳過一幀查看，使用此功能可以仔細看清楚運動物體的圖像，在實驗后查看所錄影像是否合格、是否需要重新進展實驗。使用此功能每次也可在相機內(nèi)創(chuàng)立靜態(tài)影像，但是大多數(shù)相機不具備此功能，故在此不再表達。 2.超級解霸介紹：版本3500.2.1 經(jīng)典菜單圖2 a單幀播放按鈕：每按一次，影片向前播放一幀。連續(xù)按下便可進展“慢鏡頭播放. b單張截圖按鈕：按下便可得到一張靜態(tài)圖片，實現(xiàn)將動態(tài)影片轉(zhuǎn)換為靜態(tài)圖片。 3.相機數(shù)據(jù)線或讀卡器：將影片從

4、數(shù)碼攝像機轉(zhuǎn)存至計算機中。 操作步驟 1.將平拋運動實驗器放在實驗桌上，利用鉛垂線，調(diào)節(jié)底座使方格板處于豎直面內(nèi)。調(diào)節(jié)斜槽使其末端處于程度。將數(shù)碼攝像機安裝在支架上，進入動態(tài)影像形式即攝像形式轉(zhuǎn)動變焦桿，進展變焦，使整個方格板可以在相機LCD監(jiān)視器上顯示，從而可以錄下整個平拋運動。 2.按下快門按鈕開場錄像，釋放小鋼球使其做平拋運動。小球落地后按快門完畢錄像。 3.使用“從動態(tài)影像中創(chuàng)立靜態(tài)影像功能將錄制的動態(tài)影像的全部幀顯示為靜態(tài)影像，間隔可選為1/30秒，查看錄像是否明晰，不明晰可重做實驗。不具備此功能的相機可以在計算機中對影片進展查看 4.通過數(shù)據(jù)線或者讀卡器將影片轉(zhuǎn)存至計算機中進展處理

5、。 5.實驗時應注意的問題 a方格板要處于豎直平面內(nèi)，斜槽末端要保持程度，拍攝時使用三腳支架固定攝像機以保證相機的穩(wěn)定，并使鏡面與方格板平行。轉(zhuǎn)動變焦桿，進展變焦，確保小球運動軌跡的范圍應略小于相機取景范圍，這樣才能獲得更多的圖片 b鋼球和方格板的顏色反差盡量要大，這樣更有利于拍攝和觀察，拍攝光陰源既要為攝像配光同時也要有利于學生觀察實驗，所有光源均應配裝適宜的燈罩，以防光線直射數(shù)碼相機鏡頭或?qū)W生的眼睛。 圖片處理 1.將動態(tài)影片轉(zhuǎn)換為靜態(tài)圖片 超級解霸的連續(xù)抓圖功能，可以將動態(tài)的影片轉(zhuǎn)換為靜態(tài)的圖片，但只支持幾種常見影像格式如VCD、DVD或者MPEG1標準的.MPG以及.DAT、.VOB格

6、式文件。其他的一些格式如MOV/ASF/RM/AVI都不行，松下FZ-18拍攝的影片為MOV格式，我們可以利用超級解霸的單幀播放及單張截圖功能進展轉(zhuǎn)換，詳細操作如下。 a用超級解霸翻開平拋運動錄像，剛開場播放時按下“暫停鍵，通過程度時間控制軸將錄像調(diào)節(jié)至小鋼球剛分開軌道末端的時刻，按下單張截圖按鈕，便可保存下第一張圖片，命名為01。 b按一次單幀播放按鈕，影片進入到下一幀，再次按下單張截圖按鈕，保存第二張圖片，命名為02，重復操作至小鋼球分開鏡頭。 c以上為鋼球從分開斜槽至落在底端過程中的8張靜態(tài)圖片。 觀察以上圖片會發(fā)現(xiàn)，圖片中的鋼球都拖有“尾巴，這是由于攝相機快門速度比較慢導致的，進步快門

7、速度即可。由于很多家用攝相機不能進展光圈的控制，這時解決的主要方法有：進步拍攝環(huán)境的亮度和進步感光度ISO設定。假如還不能解決問題，可以使用曝光補償，以照片曝光缺乏為代價，來進步快門速度。對于課堂上的演示實驗來說，這樣的照片更加具有“動感，通過這些“尾巴更能反映出鋼球的運動趨勢，而且更加方便我們在后面描繪鋼球的運動軌跡，在數(shù)據(jù)處理時可以取平均位置計算。 2.將靜態(tài)圖片進展“疊加 雙擊圖片設置圖片格式，選擇“版式菜單，依次將8張圖片的“環(huán)繞方式選項為“浮于文字上方，這樣就可以把8張圖片重疊放置在一起。使用圖片工具欄中的“裁剪命令將圖片中的空白部分裁掉，只留下帶有小球圖像的部分，將這些圖片進展組合，得到如下所示的組合圖片圖3，通過“畫圖程序保存為BMP等圖片格式圖4。于是，我們就得到了小球做平拋運動在不同時刻的平均位置，進而得到平拋運動的軌跡。 有了平拋運動軌跡后，討論平拋運動規(guī)律按常規(guī)方法處理即可。 實驗優(yōu)點 1.對數(shù)碼攝像機靈敏變通的運用，挖掘并拓展其功能，實現(xiàn)頻閃照相的效果。 2.實驗圖片選用更普及的處理軟件而非專業(yè)圖片處理軟件Photoshop